Архитектуры (структуры) оптических транспортных сетей и их характеристики. Секции мультиплексирования, секции передачи, тракты, каналы.

Структуры (или архитектуры) транспортных сетей независимо от технологий мультиплексирования и передачи принято представлять:

- линейные соединения «точка-точка» и «линейная цепь»;

- «звездообразные», оснащаемые концентрирующими сетевыми элементами и подключаемыми к ним терминалами;

- кольцевые соединения 2-х и 4-х волоконные кольца;

- смешанные линейно-кольцевые схемы;

- ячеистые, представленные полностью связной схемой узлов кроссовой коммутации (каждый с каждым). Ниже представлены указанные разновидности топологий транспортных сетей.

Структура «точка-точка» соединяет два сетевых элемента, образованных терминальными мультиплексорами. Если это соединение протяженное, то оно может включать промежуточные регенераторы (рис. 3.12). Основной и резервный агрегатные выходы формируют систему защиты типа 1+1 или 1:1 (в этом случае в резервной линии возможен пропуск дополнительной нагрузки). При отказе основного физического соединения сеть автоматически за время не более 50 мс переходит на резервное физическое соединение. Топология широко используется на магистральных сетях со скоростями 2,5 Гбит/с, 10 Гбит/с и в режимах CWDM, DWDM (рис.3.13). При этом защитные функции могут реализоваться как мультиплексорами OM (Optical Multiplex) так и средствами мультиплексоров SDH.

Рис. 3.12.Соединение «точка-точка»

В структуре с оптическими мультиплексорами может применяться промежуточное усиление и коррекция оптических многоволновых сигналов. Для этого устанавливают оптические усилители, которые заменяют 2n (n=2…32 и более) регенераторов. Преимущество этого решения состоит в возможности наращивания емкости транспортной сети постепенно по мере необходимости введением новых волновых каналов без изменения промежуточных усилителей и сохранением гарантированной защиты в секции оптического мультиплексирования между OM.

Рис. 3.13. Структура «точка-точка» с числом волновых каналов n

Структура «Линейная цепь» соединяет терминальные сетевые элементы и промежуточные сетевые элементы с каналами доступа (рис. 3.14).

«Линейная цепь» применяется при ограниченной дальности передачи и мало напряженном трафике, например, в технологической транспортной сети. При этом формируется частый доступ к каналам в промежуточных мультиплексорах вывода/ввода ADM. Схема не имеет линейной защиты и отличается простотой построения и относительно низкой стоимостью в реализации.

Рис. 3.14. Структура «Линейная цепь»

При необходимости введения линейной защиты в структуре «Линейная цепь» вводится резервная линия между терминальными мультиплексорами ТМ и в этом случае топология преобразуется в плоское кольцо (рис. 3.15). Для повышения эффективности использования «Линейной цепи» возможно применение режима передачи с WDM и оборудования OADM (рис.3.16).

Рис. 3.15. Структура «Плоское кольцо»

В структуре «Оптическая линейная цепь» промежуточные оптические мультиплексоры выполняют на основе оптических фильтров, т.е. пассивных устройств, настроенных на фиксированные волны для их выделения и ввода. При этом число волн выделения и ввода ограничено (2, 4, 8). В приведенном примере мультиплексоры SDH в составе сетевых элементов выполняют функции терминирования. Однако возможно реализовать и функции вывода/ввода ADM (рис.3.17).

Рис. 3.16. Структура «Оптическая линейная цепь»

Платформенный принцип построения сетевых элементов транспортной сети позволяет реализовать структуру типа «звезда». В этом случае терминалы сети позволяют концентрировать трафик для ввода в магистральную сеть (рис.3.18).

Структура «Звезда» также может быть выполнена в оптической сети с WDM. При этом мультиплексоры SDH оснащают «цветными» агрегатными интерфейсами (рис.3.19).

В структуре «Кольцо» все сетевые элементы одинаковые в агрегатной части и объединены в непрерывную замкнутую физическую сеть. Различают две топологии в этой структуре: 2-х волоконное кольцо (рис.3.20); 4-х волоконное кольцо (рис. 3.21).

Рис. 3.17. Промежуточный сетевой элемент оптической сети
с доступом к оптическим и электрическим каналам

Рис. 3.18. Структура «Звезда»

Рис.3.19. Структура «Звезда» в оптической сети

Структура «Кольцо» отличается высокой «живучестью», реализуемой через развитые схемы защиты. Физическая защита участка передачи между парой соседних мультиплексоров гарантирована в топологии «4-х волоконное кольцо» благодаря использованию двух отдельных кабельных линий и независимых агрегатных портов, количество которых составляет 4 в каждом мультиплексоре. В топологии «2-х волоконное кольцо» защита реализуется за счет использования внутренней емкости передачи в кольце, т.е. емкости STM-N.

Рис. 3.20. Структура «2-х волоконное кольцо»

Более эффективное, с точки зрения на возможности волокна, использование ресурсов структуры «Кольцо» возможно в оптической сети с применением WDM (рис.3.22, 3.23).

Рис.3.21. Структура «4-х волоконное кольцо»

На рис. 3.22 представлен пример соединения секций мультиплексирования WDM типа «точка-точка» в кольцевую топологию через мультиплексоры SDH. При этом все защитные функции возложены на мультиплексоры SDH. Режим передачи WDM обеспечивает только эффективное использование ресурсов стекловолокна. Эта структура отличается большой избыточностью электрического и оптического оборудования (оптических интерфейсов, транспондеров в ОМ), сложностью построения систем управления, ограниченной масштабируемостью. От этого ряда проблем существенно избавлена топология оптического кольца с мультиплексорами ROADM. В этой топологии средствами ROADM обеспечиваются живучесть, гибкость, масштабируемость и экономичность сети.

Кольцевые транспортные сети применяются на городских и внутризоновых сетях. На магистральных сетях выстраивается структура «Ячейка». В этой структуре крупные сетевые узлы соединяются защищенными магистралями топологии «точка-точка». При этом узлы связаны по принципу каждый с каждым (рис.3.24).

Рис.3.22. Структура «Оптическое кольцо»

На рис. 3.24 представлен пример 2-х ячеистой структуры транспортной сети. Узлы этой сети могут быть синхронными цифровыми кроссовыми коммутаторами (SDXC) или оптическими кроссовыми коммутаторами (ОХС, PXC).

Необходимо отметить, что кольцевые структуры поддерживаются и технологиями АТМ и EoT. Сеть Ethernet может поддерживаться через протокол RPR, через сеть SDH, через оптическую сеть WDM, через собственную протокольную организацию STP (Spanning Tree Protocol).

Учитывая общую тенденцию развития оптических сетей и, прежде всего, транспортных сетей в направлении использования только оптических компонентов (OA, PXC, OADM, ROADM, DC, 3R,……) можно ожидать использование структур транспортных сетей с линейными сегментами, которые будут соединяться через PXC и ROADM (рис.3.25). В таких структурах возможно использование оптических волновых конверторов, что при ограниченном числе оптических волн в каждом линейном сегменте позволяет гибко выстраивать маршрут оптического соединения (оптический канал OCh) [95, 98].

Рис. 3.23. Структура «Оптическое кольцо» c ROADM в 2-х волоконном варианте с оптической ретрансляцией сигналов

Способы организации соединений в транспортной сети и их защиты. Защита секции мультиплексирования в однонаправленном и двунаправленном кольцах. Защита однонаправленного и двунаправленного трактов.

Важнейшим качеством транспортных оптических сетей является защищённость аппаратуры, секций и трактов от неисправностей и повреждений. Это достигается благодаря избыточности аппаратных средств (линии, интерфейсные модули, кроссовые коммутаторы и т.д.) и использованию систем управления с программными средствами управления физическими и логическими ресурсами.

Защита секции мультиплексирования 1+1 (1:1)

Защита секции мультиплексирования вида 1+1 (1:1) относится к защите линейного тракта за счет резервного кабеля и оборудования. При этом в этой защите различают две возможности:

- (1+1) это одна рабочая секция мультиплексирования непрерывно дублируется одной резервной секцией мультиплексирования (рис. 4.4). При аварии рабочей секции селектор приёмной стороны подключит резервную секцию;

- (1:1) это одна рабочая секция мультиплексирования может быть продублирована в аварийном состоянии резервной секцией, которая в нормальном режиме переносит дополнительный (резервный) трафик. Этот трафик автоматически сбрасывается мостом и селектором при аварии рабочей секции (рис. 4.5).

Признаками для выполнения защитного переключения в секции мультиплексирования могут быть следующие сигналы:

- потеря сигнала на приеме (LOS, Loss of Signal);

- потеря цикла (LOF, Loss of Frame);

- избыточный коэффициент ошибок по битам (BER > 10^–10).

Управление процессами переключения с рабочей секции мультиплексирования на резервную происходит в служебных байтах (например, в STM-N байты К1, К2 заголовков MSOH резервной секции).

Рис. 4.4. Принцип резервирования секции 1+1

Рис. 4.5. Резервирование секции мультиплексирования 1:1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: